Stochastic Activity Network를 활용한 대체성을 가진 무기시스템의 계통적 전투모델 구축 및 적용

Abstract

최근 우리 군은 전력증강을 위해 다양한 신규무기시스템 획득 사업을 추진하고 있다. 이 시점에서 효과적인 대안선택을 위해 무기시스템의 개별 성능 뿐만 아니라 군수지원, 타 무기시스템과의 상호작용 등을 종합적으로 고려하여 총체적인 전투시스템의 수행도 향상효과에 대한 비교분석이 필요하다. 하지만 현실정은 개별 시스템 성능 특성에 집중하고 있으며, 시스템 운영분석에 활용될 수 있는 전투모델들은 생존성만을 고려한 단기적 전투결과 분석에 집중하고 있기 때문에 장기적인 관점에서 하위 시스템들의 상호작용을 고려한 통합된 시스템 수행도 비교분석이 제한되고 있다.

이러한 필요성과 제한사항에 대한 인식을 바탕으로 본 연구에서는 복잡한 전투시스템의 수행도 평가를 위해 하위 무기시스템들 간의 대체성을 반영한 모델링 및 수행도 평가방법을 제시하였다. 시스템 수행도는 요구 임무와 개별 무기시스템들의 유연한 연결성에 따른 Path-set 조합 및 할당임무에 대한 상대적 수행도에 기반한 Multi-state degradation의 측면에서 정의하였다. 시스템의 최하위 요소의 상세함을 가지면서 상위 수준의 시스템 모델로 확장이 용이하도록 계통적 모델링 접근법을 적용하였다. UML 다이어그램을 통해 구조적모델을 구축하였고, 수행도 평가를 위한 동적 모델은 PetriNet을 확률적으로 확장한 Stochastic Activity Network를 활용하였다. 이때, 네트워크화 특성을 잘 반영하는 방공시스템을 사례 분석대상으로 고려하였다. 연구결과 대체적 특성을 가진 전투시스템의 수행도 메트릭을 측정할 수 있었으며, 이러한 모델링 방법은 무기획득 사업과 군사교리 발전에 유용할 것으로 판단된다.

Recently, Korean military is proceeding various acquisition programs for war potential enhancement. For this purpose, the contribution of alternatives to performability improvement for higher level battle system considering logistics, interaction with other weapon systems as well as individual performance property should be analyzed. However, general evaluation process on alternatives is focused on individual performance. Also, battle models which is used for system analysis and training only consider a survivability(external factor). So. an unified system analysis considering interaction among systems is restricted. In this study, we suggest a performability evaluation method for complex battle system considering substitutability among individual weapon systems. System performability is defined in terms of 'how the mission is performed' based on relative multi-state degradation according to path-set combination with flexible connection between mission and weapon system. Hierarchical modeling approach is applied for details of individual subsystems and extendibility to higher and more complex model. Structural model for efficient modeling is constructed with Unified Modeling Language class diagram. Dynamic model for performability evaluation is developed by Stochastic Activity Network which is extension of Stochastic PetriNet. Air defense system which is an network/mechanized armed system is considered for modelling application. As a result we obtain various performability metric for battle system with substitutability. It is expected that proposed modeling approach is useful for weapon system acquisition program and military doctrine development.